CN105659930B - 一种钢丝绳驱动的展开套筒 - Google Patents

Abstract

一种钢丝绳驱动的展开套筒，包括端部套筒、中间套筒、滑轮、根部套筒、牵引钢丝绳、电机、滚筒、回收钢丝绳、导向组件和锁定组件。端部套筒、中间套筒、根部套筒套在一起，端部套筒、中间套筒、根部套筒上均安装两组滑轮，牵引钢丝绳与回收钢丝绳按相反的旋向缠绕在滚筒上，牵引钢丝绳的另一端依次穿过根部套筒、中间套筒和端部套筒上的滑轮固定在端部套筒上，回收钢丝绳的另一端直接固定在端部套筒上，根部套筒和中间套筒的顶端均安装两组导向组件，电机用于驱动滚筒的旋转。本发明通过改变电机旋转方向，从而改变钢丝绳和回收钢丝绳的移动方向，实现了产品的展开和收拢，本发明已应用于柔性太阳翼的可重复展收机构上。<pb pnum="1" />

Description

一种钢丝绳驱动的展开套筒

技术领域

本发明涉及一种钢丝绳驱动的展开套筒，适用于航天器上可展产品的一维直线展开收拢，民用机械领域也可参照应用。

背景技术

航天器由于受到发射包络的限制，很多产品需要在发射状态压紧在航天器上，待航天器入轨后释放展开。随着航天器上载荷的增多，此种产品越来越多，比如太阳翼、各种类型的天线都需要配备相应的展开机构。现在太阳翼常用的展开机构采用涡卷弹簧的铰链驱动机构，但一次展开到位后不能收拢，天线展开机构上有一种采用螺旋驱动的套筒展开机构，但其展开过程需要多个电机参加工作，分级展开，各级套筒之间外径相差很大，不适合于细长杆状的一维展开需要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种钢丝绳驱动的展开套筒，该机构结构简单，可重复展收，适用于航天器上一维展收产品的展开和收拢。

本发明的技术解决方案是：一种钢丝绳驱动的展开套筒，包括端部套筒、中间套筒、滑轮、根部套筒、牵引钢丝绳、电机、滚筒、回收钢丝绳、导向组件和锁定组件，端部套筒套在中间套筒内，中间套筒套在根部套筒内，端部套筒的底端、中间套筒的两端、根部套筒的顶端均安装两组滑轮，牵引钢丝绳与回收钢丝绳的一端按相反的旋向缠绕在滚筒上，牵引钢丝绳的另一端依次穿过根部套筒、中间套筒和端部套筒上的滑轮固定在端部套筒上，回收钢丝绳的另一端直接固定在端部套筒上，根部套筒和中间套筒的顶端均安装两组导向组件用于引导中间套筒和端部套筒的展收，锁定组件安装在中间套筒和根部套筒的顶部实现相邻两级套筒的锁定，电机用于驱动滚筒的旋转。

所述的回收钢丝绳上设有一个弹性元件。

所述锁定组件由锁定机构和锁定传感器组成，锁定机构实现相邻两级套筒的锁定，锁定传感器给出锁定到位信号从而切断电机的驱动。锁定机构由凸轮和扭转弹簧组成，展开过程中凸轮压合在中间套筒和端部套筒的外圆柱面上，展开到位后凸轮在扭转弹簧压力下进入中间套筒和端部套筒根部的凹槽内，所述锁定传感器为微动开关传感器。

本发明与现有技术相比的优点是：本发明采用三级套筒展开，通过改变电机旋转方向，从而改变钢丝绳和回收钢丝绳的移动方向，实现了产品的展开和收拢，通过对电机的制动和保持功能可实现产品在任意位置的定位；采用滑轮、钢丝绳传动方式可以保证运动阻力特性稳定；锁定组件安装在中间套筒和根部套筒的顶部可以实现相邻两级套筒的锁定，同时可以保证各级套筒的外径和级差都很小；本发明适用于航天器上一维展收产品的重复展收，已应用于柔性太阳翼的可重复展收机构上。

附图说明

图1为本发明的结构组成图；

图2为本发明导向组件的结构示意图；

图3为本发明锁定组件的安装位置示意图；

图4为本发明锁定组件工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明：

如图1、2、3所示，钢丝绳驱动的展开套筒由驱动部件、可伸缩部件、导向组件和锁定组件组成，驱动部件由电机6、滚筒7、牵引钢丝绳5、回收钢丝绳8、滑轮3组成；可伸缩部件有三部分组成，分别为根部套筒4、中间套筒2和端部套筒1；导向组件由导向轮9、导向轮支架10和扭簧11组成；锁定组件12由锁定机构和锁定传感器组成。端部套筒1套在中间套筒2内，中间套筒2套在根部套筒4内，端部套筒1的底端、中间套筒2的两端、根部套筒4的顶端均安装两组滑轮3，牵引钢丝绳5与回收钢丝绳8的一端按不同的旋向缠绕在滚筒7上，牵引钢丝绳5的另一端依次穿过根部套筒4、中间套筒2和端部套筒1上的滑轮3固定在端部套筒1的内壁，回收钢丝绳8的另一端直接固定在端部套筒1的内壁，根部套筒4和中间套筒2的顶部均安装两组导向组件用于引导中间套筒2和端部套筒1的展收，锁定组件12安装在中间套筒2和根部套筒4的顶部实现相邻两级套筒的锁定，电机6用于驱动滚筒7的旋转。

驱动部件带动可伸缩部件的套筒在导向组件的导向下一维展开和收拢；锁定组件实现各级套筒展开到位的锁定并给出锁定信号，产品的展开收拢通过控制电机的旋转方向来实现。电机采用带制动器的直流电机，可以方便对电机的控制，且能在任意位置保持。滚筒采用分段形式，以不用的旋向分别缠绕钢丝绳和回收钢丝绳，两种钢丝绳通过滑轮组件连接各级套筒，从而实现动力的传递。虽然两类钢丝绳缠绕在同一个滚筒上，但由于滚筒外径的细微差别以及钢丝绳在缠绕后的变形差异，在回收钢丝绳上设置了一个弹性环节适应上述提到的两种差别。弹性环节采用拉伸弹簧，弹性环节的引入同时可适应钢丝绳在空间温度交变环境下引起的长度变化。可伸缩部件的三级套筒由碳纤维复合材料管和端头组成，各级套筒的长度保证产品展开到位的长度。

由两套相同的导向轮组件分别引导端部套筒和中间套筒的展收，如附图2所示，具体形式采用导向轮夹合套筒外圆柱面，导向轮通过扭转弹簧压合在所导向套筒的外圆柱面上。保证了套筒在展收过程中不会偏离直线轨迹。

如图3、4所示，锁定组件12由一套锁定机构和一套锁定传感器组成，锁定机构实现相邻两级套筒的锁定，锁定传感器给出锁定到位信号从而切断电机的驱动。锁定机构由凸轮和扭转弹簧组成，展开过程中凸轮机构压合在中间套筒2和端部套筒1的外圆柱面上，展开到位后凸轮在扭簧压力下进入中间套筒2和端部套筒1根部的凹槽内。锁定传感器为微动开关传感器。

本套产品工作原理如下，展开和收拢两个过程，只是改变了电机的旋转方向，以展开过程为例给出钢丝绳驱动的展开套筒的工作过程，具体如下：电机在收到展开指令后开始旋转带动滚筒转动；牵引钢丝绳和回收钢丝绳以不同的旋向缠绕在滚筒上，牵引钢丝绳通过滑轮带动中间套筒和端部套筒展开，同时回收钢丝绳以相反的运动方向来适应各级套筒的展收，其中的弹性环节可以适应两条钢丝绳速度不同步带来的误差。初始时，端部套筒展开速度和牵引钢丝绳收拢速度一致，直至端部套筒和中间套筒锁定；而后，中间套筒和端部套筒一起展开，直至中间套筒和根部套筒锁定，此时所有锁定传感器工作，电机得到此信号后切断电源，停止驱动，产品展开结束。

本发明在柔性太阳翼展开机构中已经得到验证，三级套筒外径分别为70、60、50mm，展开后总长度6.1m。

本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种钢丝绳驱动的展开套筒，其特征在于：包括端部套筒(1)、中间套筒(2)、滑轮(3)、根部套筒(4)、牵引钢丝绳(5)、电机(6)、滚筒(7)、回收钢丝绳(8)、导向组件和锁定组件(12)，端部套筒(1)套在中间套筒(2)内，中间套筒(2)套在根部套筒(4)内，端部套筒(1)的底端、中间套筒(2)的底端和顶端、根部套筒(4)的顶端均安装两组滑轮(3)，牵引钢丝绳(5)与回收钢丝绳(8)的一端按相反的旋向缠绕在滚筒(7)上，牵引钢丝绳(5)的另一端依次穿过根部套筒(4)、中间套筒(2)和端部套筒(1)上的滑轮(3)固定在端部套筒(1)上，回收钢丝绳(8)的另一端直接固定在端部套筒(1)上，根部套筒(4)和中间套筒(2)的顶端均安装两组导向组件用于引导中间套筒(2)和端部套筒(1)的展收，锁定组件(12)安装在中间套筒(2)和根部套筒(4)的顶部实现相邻两级套筒的锁定，电机(6)用于驱动滚筒(7)的旋转。

2.根据权利要求1所述的一种钢丝绳驱动的展开套筒，其特征在于：所述的回收钢丝绳(8)上设有弹性元件。

3.根据权利要求2所述的一种钢丝绳驱动的展开套筒，其特征在于：所述弹性元件为拉伸弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种钢丝绳驱动的展开套筒，其特征在于：所述锁定组件(12)由锁定机构和锁定传感器组成，锁定机构实现相邻两级套筒的锁定，锁定传感器给出锁定到位信号从而切断电机的驱动。

5.根据权利要求4所述的一种钢丝绳驱动的展开套筒，其特征在于：所述锁定机构由凸轮和扭转弹簧组成，展开过程中凸轮压合在中间套筒(2)和端部套筒(1)的外圆柱面上，展开到位后凸轮在扭转弹簧压力下进入中间套筒(2)和端部套筒(1)根部的凹槽内，所述锁定传感器为微动开关传感器。